Гибкая углеродная ткань может стать основой фильтров, удерживающих загрязнения из воды и воздуха. Учёные Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна совместно с коллегами из Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова разработали способ усилить её сорбционные свойства без органических растворителей. О разработке сообщило Минобрнауки России.
Вместо порошка или гранул исследователи используют волокнистый материал — активированную углеродную ткань либо нетканое полотно. Такой сорбент можно сформировать в фильтрующую вставку или элемент защитной экипировки. Загрязняющие вещества удерживаются на развитой поверхности материала: этот процесс называется адсорбцией.
Чтобы повысить способность волокон захватывать примеси, их обрабатывают водным раствором фуллерена — особой формы углерода. После перемешивания материал извлекают и сушат при 105–115 °C. Способ модификации обходится без органических растворителей, ультразвуковой обработки, прессования и высокотемпературного обжига.
«Опыты показали, что из воды он способен захватить ионы тяжёлых металлов, например, меди, а также органические красители, такие как метиленовый голубой», — рассказала Ольга Асташкина, и. о. заведующего кафедрой наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов имени А. И. Меоса СПбГУПТД.
Для газовоздушной среды материал проверяли на парах толуола — летучего органического растворителя. Метод и результаты испытаний описаны в патенте № 2866784. Его текст также доступен в Google Patents.
Один из показателей, по которому оценивали материал, — адсорбционная активность по йоду. По словам аспиранта СПбГУПТД Ольги Кудринской, она достигает 105%, или 1 050 мг йода на грамм сорбента. Процент здесь выражает отношение массы удержанного йода к массе самого материала: один грамм сорбента способен связать до 1,05 грамма вещества в условиях испытания.
Отказ от органических растворителей упрощает стадию модификации и уменьшает связанные с ними производственные риски. Авторы также рассчитывают снизить затраты благодаря более простой технологии обработки.
Разработчики рассматривают материал как основу бытовых и промышленных водяных фильтров, респираторов и защитной экипировки. Среди возможных направлений применения названа и ликвидация разливов нефтепродуктов. Сейчас результат работы — запатентованный способ получения сорбента и испытания его поглощающих свойств.
